JP2017052079A - ケミカルメカニカル研磨パッドのための複合研磨層の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
過去、所与の研磨層の研磨面に関するGSQ及びGFQ値が、効果的な研磨層を設計するための動作可能範囲を提供してきた。驚くことに、本発明は、研磨層設計の研磨層剛性とスラリー分布性能とを切り離すことにより、研磨層に関してこれまで定着していたGSQ及びGFQパラメータの型を打破するための手段を提供して、それにより、研磨層設計の範囲を、これまで得られなかった研磨性能特性のバランスへと拡大する、複合研磨層を製造する方法を提供する。
市販のポリウレタン研磨パッドを、実施例1〜3それぞれにしたがって調製されたケミカルメカニカル研磨パッド中の第一の連続不揮発性ポリマー相として使用した。特に、実施例1においては、30ミルの平均凹部深さDavg、60ミルの幅及び120ミルのピッチを有する複数の同心円状の周期性凹部を有する市販のIC1000(商標)ポリウレタン研磨パッドを第一の連続不揮発性ポリマー相として提供した。実施例2においては、30ミルの平均凹部深さDavg、35ミルの幅及び70ミルのピッチを有する複数の同心円状の凹部を有する市販のVP5000(商標)ポリウレタン研磨パッドを第一の連続不揮発性ポリマー相として提供した。実施例3においては、30ミルの平均凹部深さDavg、60ミルの幅及び120ミルのピッチを有する複数の同心円状の凹部を有する市販のVP5000(商標)ポリウレタン研磨パッドを第一の連続不揮発性ポリマー相として提供した。
市販のIC1000(商標)研磨パッド研磨層及びVP5000(商標)研磨パッド研磨層の連続気泡気孔率は<3容量%であると報告されている。実施例1〜3それぞれにおいてケミカルメカニカル研磨パッド中に形成された第二の不揮発性ポリマー相の連続気泡気孔率は>10容量%であった。
ケミカルメカニカルポリッシング除去速度実験
実施例1〜3それぞれにしたがって調製したケミカルメカニカル研磨パッドを使用して二酸化ケイ素除去速度研磨試験を実施し、実施例に記した同じX−Y溝パターンをそれぞれ有するIC1000(商標)ポリウレタン研磨パッド及びVP5000(商標)(いずれもRohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販)を使用して比較例PC1〜PC2で得られた試験と比較した。具体的に、各研磨パッドの場合の二酸化ケイ素除去速度を表3に提示する。研磨除去速度実験は、Novellus Systems, Inc.の200mmブランケットS15KTEN TEOSシートウェーハに対して実施した。Applied Materialsの200mm Mirra(登録商標)研磨機を使用した。すべての研磨実験を、8.3kPa(1.2psi)のダウンフォース、200ml/minのスラリー(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されているACuPlane(商標)5105スラリー)流量、93rpmのテーブル回転速度及び87rpmのキャリヤ回転速度で実施した。Saesol 8031Cダイアモンドパッドコンディショナ(Saesol Diamond Ind. Co., Ltd.から市販)を使用して研磨パッドをコンディショニングした。各研磨パッドを、コンディショナにより、31.1Nのダウンフォースを使用して10分間ならし運用した。さらに、研磨中、研磨パッドを、研磨パッドの中心から1.7〜9.2インチまで、31.1Nのダウンフォースを使用して毎分10スイープで、インサイチューで50%コンディショニングした。研磨の前後で、49点スパイラルスキャンを使用するKLA-Tencor FX200計測ツールを使用して、エッジ除外領域3mmで膜厚さを計測することにより、除去速度を測定した。除去速度実験それぞれを三回実施した。研磨パッドそれぞれの三重反復除去速度実験の平均除去速度を表3に提示する。
Claims (10)
- ケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層を形成する方法であって、
ケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層の第一の研磨層構成部品を提供する工程であって、
前記第一の研磨層構成部品が、研磨側、ベース面、複数の周期性凹部及び前記研磨側に対して垂直に前記ベース面から前記研磨側までで計測される平均第一の構成部品厚さT1-avgを有し、
前記第一の研磨層構成部品が第一の連続不揮発性ポリマー相を含み、
前記複数の周期性凹部が、前記研磨側に対して垂直に前記研磨側から前記ベース面に向けて計測される平均凹部深さDavgを有し、前記平均凹部深さDavgが前記平均第一の構成部品厚さT1-avg未満であり、
前記第一の連続不揮発性ポリマー相が、8〜12重量%の未反応NCO基を有する第一の連続相末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーと第一の連続相硬化剤との反応生成物である工程、
(P)側ポリオール類、(P)側ポリアミン類及び(P)側アルコールアミン類の少なくとも一つを含むポリ側(P)液状成分を提供する工程、
少なくとも一つの多官能イソシアネート類を含むイソ側(I)液状成分を提供する工程、
加圧ガスを提供する工程、
内部円柱形チャンバを有する軸混合装置を提供する工程であって、
前記内部円柱形チャンバが、閉止端、開放端、対称軸、前記内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの(P)側液体供給ポート、前記内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの(I)側液体供給ポート、及び前記内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを有し、
前記閉止端及び前記開放端が前記対称軸に対して垂直であり、
前記少なくとも一つの(P)側液体供給ポート及び前記少なくとも一つの(I)側液体供給ポートが、前記閉止端に近い前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、
前記少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートが、前記閉止端から前記少なくとも一つの(P)側液体供給ポート及び前記少なくとも一つの(I)側液体供給ポートより下流で前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、
前記ポリ側(P)液状成分が、前記少なくとも一つの(P)側液体供給ポートを介して6,895〜27,600kPaの(P)側チャージ圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記イソ側(I)液状成分が、前記少なくとも一つの(I)側液体供給ポートを介して6,895〜27,600kPaの(I)側チャージ圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記内部円柱形チャンバへの前記ポリ側(P)液状成分と前記イソ側(I)液状成分との合計質量流量が1〜500g/sであり、
前記ポリ側(P)液状成分、前記イソ側(I)液状成分及び前記加圧ガスが前記内部円柱形チャンバ内で混ぜ合わされて混合物を形成し、
前記加圧ガスが、前記少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを介して150〜1,500kPaの供給圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記内部円柱形チャンバへの加圧ガスの入口速度が、20℃及び1気圧の理想気体条件に基づいて計算して50〜600m/sである工程、
前記混合物を前記内部円柱形チャンバの前記開放端から前記第一の研磨層構成部品の前記研磨側に向けて5〜1,000m/secの速度で放出して、前記複数の周期性凹部を前記混合物で埋める工程、
前記混合物を前記複数の周期性凹部中で第二の研磨層構成部品として固化させて複合構造を形成する工程であって、前記第二の研磨層構成部品が第二の不揮発性ポリマー相である工程、及び
前記複合構造からケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層を得る工程であって、前記ケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層が、前記第一の研磨層構成部品の前記研磨側に研磨面を有し、前記研磨面が、基材を研磨するように適合されている工程、
を含む方法。 - 前記複合構造を機械加工して前記ケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層を得る工程であって、
そのようにして得られる前記ケミカルメカニカル研磨パッド複合研磨層が、前記研磨面に対して垂直に前記ベース面から前記研磨面までで計測される平均複合研磨層厚さTP-avgを有し、
前記平均第一の構成部品厚さT1-avgが前記平均複合研磨層厚さTP-avgに等しく、
前記複数の周期性凹部を埋める前記第二の不揮発性ポリマー相が、前記研磨面に対して垂直に前記ベース面から前記研磨面に向けて計測される平均高さHavgを有し、
前記平均複合研磨層厚さTP-avgと前記平均高さHavgとの差ΔSの絶対値が≦0.5μmである工程、
をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 前記研磨面に少なくとも一つの溝を形成する工程、
をさらに含む、請求項2記載の方法。 - 前記第一の研磨層構成部品を提供する工程が、
床面及び周囲壁を有する金型を提供する工程であって、前記床面及び前記周囲壁が金型キャビティを画定する工程、
8〜12重量%の未反応NCO基を有する前記第一の連続相末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー、前記第一の連続相硬化剤及び任意選択で複数の中空コアポリマー材料を提供する工程、
前記第一の連続相末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーと前記第一の連続相硬化剤とを混合して混合物を形成する工程、
前記混合物を前記金型キャビティに注加する工程、
前記混合物を前記第一の連続不揮発性ポリマー相のケーキへと固化させる工程、
前記ケーキからシートを得る工程、
前記シート中に前記複数の周期性凹部を形成して前記第一の研磨層構成部品を提供する工程、
をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 前記複数の中空コアポリマー材料が1〜58容量%で前記第一の連続不揮発性ポリマー相に配合される、請求項4記載の方法。
- 前記ポリ側(P)液状成分が(P)側ポリオール類25〜95重量%を含み、前記(P)側ポリオール類が高分子量ポリエーテルポリオール類であり、前記高分子量ポリエーテルポリオール類が、2,500〜100,000の数平均分子量MNを有し、1分子あたり平均4〜8個のヒドロキシル基を有する、請求項1記載の方法。
- 前記イソ側(I)液状成分が、1分子あたり平均2個の反応性イソシアネート基を有する多官能イソシアネート類を含む、請求項1記載の方法。
- 前記加圧ガスが、CO2、N2、空気及びアルゴンからなる群から選択される、請求項1記載の方法。
- 前記内部円柱形チャンバが、前記内部円柱形チャンバの前記対称軸に対して垂直な平面に円形の断面を有し、前記内部円柱形チャンバの前記開放端が、前記内部円柱形チャンバの前記対称軸に対して垂直な円形の開口を有し、前記円形の開口が前記円形の断面と同心的であり、前記円形の開口が2.5〜6mmの内径を有する、請求項1記載の方法。
- 前記研磨面が、半導体ウェーハを研磨するように適合されている、請求項1記載の方法。
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